一种异质薄膜晶圆及制备方法与流程

技术特征：
1.一种异质薄膜晶圆，其特征在于：包括衬底层(1)和位于所述衬底层(1)上的体积膨胀层(2)，所述体积膨胀层(2)用于在晶圆键合时，形成朝键合面方向凸起的结构；所述键合面方向是指所述体积膨胀层(2)远离所述衬底层(1)的方向；所述体积膨胀层(2)远离所述衬底层(1)的一侧设有隔离层(3)，所述隔离层(3)用于在晶圆键合时，加强键合强度；所述隔离层(3)远离所述体积膨胀层(2)的一侧设有功能薄膜层(4)，所述功能薄膜层(4)用于制备器件和芯片；所述衬底层(1)远离所述体积膨胀层(2)的一侧设有应力补偿层(5)，所述应力补偿层(5)用于改进晶圆的形貌。2.根据权利要求1所述的异质薄膜晶圆，其特征在于，所述应力补偿层(5)、所述隔离层(3)和所述功能薄膜层(4)的内部具有面内应力；所述隔离层(3)内部的面内应力大于所述应力补偿层(5)内部的面内应力。3.根据权利要求2所述的异质薄膜晶圆，其特征在于，当所述功能薄膜层(4)内部的面内应力为拉应力时，所述隔离层(3)和所述应力补偿层(5)内部的面内应力为压应力；当所述功能薄膜层(4)内部的面内应力为压应力时，所述隔离层(3)和所述应力补偿层(5)内部的面内应力为拉应力。4.根据权利要求1所述的异质薄膜晶圆，其特征在于，所述衬底层(1)和所述体积膨胀层(2)整体的弯曲度在0-100微米之间。5.根据权利要求1所述的异质薄膜晶圆，其特征在于，所述体积膨胀层(2)的材料是由所述衬底层(1)的材料经过预处理后得到；所述衬底层(1)的材料包括硅或碳化硅。6.根据权利要求1所述的异质薄膜晶圆，其特征在于，所述应力补偿层(5)和所述隔离层(3)的材料相同；所述应力补偿层(5)和所述隔离层(3)的材料包括二氧化硅、氮化铝和碳化硅中的一种或多种的组合。7.根据权利要求1所述的异质薄膜晶圆，其特征在于，所述功能薄膜层(4)的材料与所述隔离层(3)的材料不同；所述功能薄膜层(4)的材料包括铌酸锂、钽酸锂、氮化铝和碳化硅中的任意一种。8.一种异质薄膜晶圆制备方法，其特征在于，包括：在衬底层(1)上形成体积膨胀层(2)，得到朝键合面方向凸起的第一晶圆(101)，以保证在晶圆键合时，晶圆之间的中心点先接触；所述键合面方向是指所述体积膨胀层(2)远离所述衬底层(1)的方向；在所述第一晶圆(101)的上下两个表面同时沉积相同厚度的同种材料，得到衬底晶圆(102)；靠近所述体积膨胀层(2)一侧的为隔离层(3)，靠近所述衬底层(1)一侧的为应力补偿层(5)；对异质晶圆(103)进行离子注入，以在所述异质晶圆(103)内形成缺陷层(41)；将所述隔离层(3)与所述异质晶圆(103)中的功能薄膜层(4)进行晶圆键合，得到第一键合结构(104)；所述异质晶圆(103)包括所述功能薄膜层(4)、所述缺陷层(41)和功能厚膜层(42)；
对所述第一键合结构(104)进行退火处理，以使得所述异质晶圆(103)沿所述缺陷层(41)剥离，得到第二键合结构(105)；调整所述应力补偿层(5)的厚度，以改进所述第二键合结构(105)的形貌，得到异质薄膜晶圆(106)。9.根据权利要求8所述的异质薄膜晶圆制备方法，其特征在于，所述对所述第一键合结构(104)进行退火处理，以使得所述异质晶圆(103)沿所述缺陷层(41)剥离，得到第二键合结构(105)，包括：对所述第一键合结构(104)进行退火处理，以使得所述功能厚膜层(42)沿所述缺陷层(41)剥离，得到中间键合结构(1041)；对所述中间键合结构(1041)进行退火处理和化学机械抛光处理，以去除所述缺陷层(41)和所述功能薄膜层(4)表面的损伤层，得到所述第二键合结构(105)。10.根据权利要求8所述的异质薄膜晶圆制备方法，其特征在于，所述在衬底层(1)上形成体积膨胀层(2)的方式，包括：生长所述衬底层(1)的单晶体材料所对应的非晶体、多晶体、多孔晶体和对所述衬底层(1)进行离子注入。

技术总结
本申请公开了一种异质薄膜晶圆及制备方法，其中，一种异质薄膜晶圆，包括衬底层和位于衬底层上的体积膨胀层，体积膨胀层用于在晶圆键合时，形成朝键合面方向凸起的结构；键合面方向是指体积膨胀层远离衬底层的方向；体积膨胀层远离衬底层的一侧设有隔离层，隔离层用于在晶圆键合时，加强键合强度；隔离层远离体积膨胀层的一侧设有功能薄膜层，功能薄膜层用于制备器件和芯片；衬底层远离体积膨胀层的一侧设有应力补偿层，应力补偿层用于改进晶圆的形貌。本异质薄膜晶圆实现了晶圆在键合过程中，从中间点开始接触，再逐渐向四周扩展，提高了键合良率。同时，通过调整应力补偿层的厚度，晶圆的弯曲度和翘曲度接近于0，改善了晶圆形貌。改善了晶圆形貌。改善了晶圆形貌。


技术研发人员：欧欣 陈阳 黄凯
受保护的技术使用者：上海新硅聚合半导体有限公司
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2022/3/25